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Des algues brunes livrent les secrets d’un antioxydant

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Les phlorotannins, des composés chimiques aromatiques, intéressent l'industrie pharmaceutique pour leur rôle antioxydant. Pour la première fois, des chercheurs viennent d'identifier l'étape clé permettant leur biosynthèse par une algue brune. De quoi envisager une production à une échelle industrielle.

Sur cette photographie, une plante marine du genre Zostera, a été colonisée par des algues brunes du genre Ectocarpus. Il s'agit d'un modèle biologique couramment utilisé dans les études génomiques et génétiques, notamment car il a un cycle de vie assez court (3 mois). © Akira Peters, Station Biologique Roscoff

Les algues brunes marines possèdent des composés chimiques aromatiques (composés phénoliques) uniques dans le monde végétal, nommés phlorotannins. Du fait de leur rôle d'antioxydants naturels, ces composés suscitent beaucoup d'intérêt pour la prévention et le traitement du cancer, des maladies inflammatoires, cardiovasculaires et neurodégénératives.

Des chercheurs du laboratoire Végétaux marins et biomolécules (CNRS/UPMC) de la Station biologique de Roscoff, en collaboration avec deux chercheurs du laboratoire des Sciences de l'environnement marin de Brest (CNRS/UBO/Ifremer/IRD), viennent de révéler l'étape clé de la fabrication de ces composés chez la petite algue brune modèle Ectocarpus siliculosus.

L'étude dévoile aussi le mécanisme original d'une enzyme pouvant synthétiser des composés phénoliques à finalité commerciale. Ces travaux ont fait l'objet d'un brevet et devraient faciliter la production des phlorotannins utilisés actuellement en tant qu'extraits naturels par les industries pharmaceutiques et cosmétiques. Ils sont publiés en ligne sur le site de la revue The Plant Cell.

L'algue brune Ascophyllum nodosum est également riche en phlorotannins. Elle est commune le long des côtes de l'Atlantique nord. © Philippe Potin, CNRS Photothèque

Des voies de biosynthèse dévoilées par le génome de l’algue

L'extraction des phlorotannins des algues brunes actuellement utilisés dans l'industrie est complexe. D'ailleurs,  les voies de biosynthèse de ces composés chimiques naturels restaient inconnues jusqu'à maintenant. En étudiant le premier génome décrypté d'une algue brune, l'équipe de Roscoff a identifié chez Ectocarpus siliculosus, plusieurs gènes homologues à ceux des plantes terrestres aptes à biosynthétiser des composés phénoliques. Parmi eux, les chercheurs ont identifié au moins un gène directement impliqué dans la synthèse des phlorotannins chez les algues brunes.

Ils ont ensuite réussi à introduire ces gènes dans une bactérie, afin de lui faire produire en grande quantité les enzymes intervenant dans la synthèse de ces composés phénoliques. L'une des protéines en question, une polyketide synthase de type III (PKS III), a été étudiée plus en détail. Nous savons désormais comment elle assure la formation de ces produits phénoliques. Cette PKS III est par exemple capable de synthétiser du phloroglucinol (utilisé notamment dans la synthèse d'antispasmodique et d'explosifs) et d'autres composés phénoliques à finalité commerciale.

Outre ces propriétés mécanistiques, ces résultats dévoilent de nouvelles fonctions biologiques de ces composés dans l'acclimatation et l'adaptation des algues brunes au stress salin. La connaissance de ces voies de biosynthèse permettra aux chercheurs de découvrir les mécanismes de signalisation qui conduisent à la régulation de ce métabolisme. Elle sera également utile pour comprendre les fonctions biologiques et écologiques de ces composés chez d'autres algues brunes déjà commercialisées.

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